土壤中鹽的脅迫嚴(yán)重影響水稻的生長發(fā)育，并降低其產(chǎn)量。因此，如何利用數(shù)量性狀基因座和連鎖標(biāo)記開發(fā)耐鹽和高產(chǎn)水稻，是分子育種的關(guān)鍵選項(xiàng)。

　　近日，中科院西雙版納熱帶植物園熱帶稻種保護(hù)與遺傳改良研究組吳鋒玲等，成功定位到“海稻86”耐鹽相關(guān)基因。這一新的重要成果，對解析水稻耐鹽機(jī)理，以及我國新的優(yōu)質(zhì)耐鹽水稻品種的選育具有重要意義。

　　改善水稻的耐鹽性很重要

　　在全球范圍內(nèi)，至少有6％的土地受到鹽分的影響，而濃度為50毫摩爾/升的鹽水，會使眾多水稻品種的產(chǎn)量減少一半。因此，努力提升水稻的耐鹽性，可有效增加邊際鹽堿土地的利用率，并提高作物的產(chǎn)量，這對保障糧食安全、增加土地產(chǎn)出和減少貧困都至關(guān)重要。

　　此前的調(diào)查研究結(jié)果表明，水稻在幼苗、生殖和2—3葉期最容易受到鹽脅迫的影響。鹽度的高低，會在滲透脅迫、離子毒性和氧化脅迫3個(gè)階段影響水稻生長。在精英種質(zhì)資源中鑒定耐鹽數(shù)量性狀基因座或相關(guān)基因并將其應(yīng)用于培育新的耐鹽品種具有巨大的價(jià)值。

　　近年來，由袁隆平院士領(lǐng)銜的青島海水稻研究發(fā)展中心致力于“海水稻”研發(fā)，利用基因測序技術(shù)，篩選出天然抗鹽、抗堿、抗病基因，通過常規(guī)育種、雜交與分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)，計(jì)劃在3年內(nèi)選育出可供產(chǎn)業(yè)化推廣、每畝單產(chǎn)300公斤以上的耐鹽水稻品種。目前發(fā)展中心已經(jīng)取得階段性成果，2016年試驗(yàn)種植中突破畝產(chǎn)500公斤，2017年在使用含鹽量0.6%咸水灌溉的實(shí)驗(yàn)田，小面積測產(chǎn)最高每畝單產(chǎn)達(dá)到621公斤。2018年篩選出176份優(yōu)良材料在全國5大典型鹽堿地試種。

　　51個(gè)基因座與鹽脅迫相關(guān)

　　水稻大都指淡水稻。海稻不是新品種而是與水稻、旱稻并列的稻類。

　　1986年，我國農(nóng)業(yè)科研人員陳日勝在羅文烈教授帶領(lǐng)下，在廣東省湛江市普查紅樹林資源時(shí)，在燕巢村海邊發(fā)現(xiàn)一株比人還高、看似蘆葦?shù)Y(jié)著穗的稻子。在羅文烈教授叮囑下，陳日勝收下522粒種子，通過30多年的繁育，將這種海水稻種子延續(xù)至今，并將其命名為“海稻86”。

　　在此期間，陳日勝等人曾對在正常和高鹽度條件下生長的“海稻86”進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，并鑒定了大量鹽誘導(dǎo)的差異表達(dá)基因，他們將這些基因分為五肽重復(fù)序列家族、過氧化物酶基因、消化道基因、多抗菌擠壓蛋白家族基因、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶基因?！巴ㄟ^在不同鹽濃度下生長的‘海稻86’的各種性狀的全基因組相關(guān)分析，此前的研究發(fā)現(xiàn)了與鹽脅迫顯著相關(guān)的51個(gè)基因座。”吳鋒玲說。

　　“海稻86”雖已被證明具有很強(qiáng)的耐鹽堿、耐淹和耐貧瘠土地生長的能力，但人們對這種寶貴資源的認(rèn)識和研究還不足，對其耐鹽性機(jī)理也不清楚，更沒有數(shù)量性狀基因座圖譜或?qū)ζ淠望}性機(jī)理的分析報(bào)道。

　　分子標(biāo)記定位出與耐鹽性高度關(guān)聯(lián)的基因座

　　吳鋒玲和徐鵬研究員、余迪求研究員等人在此次最新研究中發(fā)現(xiàn)，在鹽土環(huán)境條件下，耐鹽種質(zhì)資源“海稻86”在幼苗期就表現(xiàn)出比普通水稻品種更高的耐鹽性，遺傳分析結(jié)果顯示對鹽敏感為顯性。

　　他們利用“海稻86”為供體親本，云南粳型水稻品種“滇粳優(yōu)1號”為受體親本，構(gòu)建了F2群體并進(jìn)行分離群體分組分析法測序分析，在1號染色體上確定了一個(gè)2.78Mb的區(qū)域作為候選區(qū)域。為了進(jìn)一步縮小候選區(qū)域范圍，他們還利用分子標(biāo)記進(jìn)行數(shù)量性狀基因座定位，最終獲得了一個(gè)對表型貢獻(xiàn)率超過60%的主效數(shù)量性狀基因座，并將其命名為qST1.1。研究組進(jìn)一步培育片段替換系和滲入系，通過表型證實(shí)qST1.1確實(shí)與“海稻86”的耐鹽性有關(guān)，而且具有較高的產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　這一新發(fā)現(xiàn)，為我國選擇耐鹽水稻品種提供了一種新的有效途徑，將有助于水稻耐鹽機(jī)理的解析和利用分子選育優(yōu)質(zhì)耐鹽水稻品種。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在國際分子多樣性保護(hù)組織旗下的《農(nóng)藝學(xué)》期刊上。